دانلود مقاله رفتار خطوط انتقال در شرایط گذرا (شبیه سازی با متلب)

حالت های گذرای ناشی از کلید زنی

عمل یک کلید ،قطع یک مدار در شرایط مختلف عبور جریان می باشد.بایستی باز شدن یک جفت کنتاکت بدون اثر بد قوسی که در حین عمل کلید به طور حتم ایجاد می شود همراه می باشد. بنابراین وسایلی باید تهیه کرد که بدون تاخیر بیهوده قوس را خاموش نماید . همچنین کلید باید بتواند در مقابل ولتاژ گذاری بین کنتاکت ها بلافاصله پس از قطع جریان استقامت کند.

حدود جریانی که احتیاج است کلید قطع کند از جریان بار نامی و یا ظریب توان بالا تا جریان زیاد ناشی از خطا (اتصال کوتاه) که اصولاٌ به وسیله مقاومت القایی شبکه محدود می شود و بنابراین ضریب توان کمی دارا می باشد.

مساله اصلی در کلید های فشار قوی خاموش کردن قوس و جایگزین شدن محیط عایق به جای قوس است و همچنین استقامت کافی محیط عایق در مقابل ولتاژ بین دو کنتاکت که تمایل دارد دوباره قوس را روشن نماید می باشد .
وقتی دو کنتاکت هادی جریان بسته می شوند اتصال واقعی الکتریکی در تعدادی از دو سطح کنتاکت برقرار می باشد . تعداد این نقاط تابعی از فشاری است که دو سطح به هم وارد می کنند .وقتی این فشار به عنوان مقدمه ای بر جدا شدن آنها کاهش یابد تعداد نقاط اتصال کم شده و مقاومت اتصال زیاد می شود و افزایش درجه حرارت را در اثر تلفات باعث می شود این حرارت برای صدور ترمویونیک (یونیزاسیون حرارتی) از سطح کنتاکت ها کافی است بنابراین تمایل به ادامه عبور جریان وجود دارد .

گذشته از این وقتی کنتاکت ها کاملاٌ جدا شدند ولتاژ روی این فاصله که اکنون مقاومت بزرگی دارد به علت گرادیان پتانسیل باعث یونیزاسیون بیشتر می گردد . این دو اثر الکترون های کافی تولید می کنند و عبور جریان را از فضای قوس ادامه داده و بنابراین قوس ایجاد می نمایند .
به شرط اینکه درجه حرارت و گرادیان پتانسیل در این منطقه به اندازه کافی بالا باشد این قوس با الکترون های به دست آمده از محیط اطراف به علت اثرات فوق و یونیزاسیون در اثر برخورد (ضربه) شدید خواهد شد .

نتیجه می شود برای اینکه قوس خاموش شود هر یک از این عوامل فوق باید در جهت کاهش تولید الکترون های موجود به حد اقل برسند. با افزایش فاصله کنتاکت ها گرادیان پتانسیل کاهش یافته و مقاومت قوس زیاد می شود در نتیجه جریان و درجه حرارت کم می شوند. فاصله کنتاکت ها را نمی توان به طور نا محدود زیاد کرد و وسایل دیگری برای حد مطلوب آن باید پیش بینی کرد .
این وسایل ،سرد کننده فضای قوس بوده ،تا محرک الکترونی را کم کرده و در نتیجه احتمال یونیزاسیون ضربه ای را کاهش داده و به ترکیب مجدد الکترون ها با محیط اطراف کمک نماید در شبکه جریان متناوب این مساله به علت گذشتن متناوب جریان از صفر اصلاح می شود در لحظه صفر بودن جریان قوس خاموش خواهد شد .بلافاصله پس از خاموش شدن قوس روی کنتاکت های ولتاژی ظاهر می شود که مقدار آن ،از بین سایر عوامل به ضریب توان قبل از قطع شدن بستگی دارد . این ولتاژ تمایل دارد قوس را مجدداٌ روشن نموده برای جلوگیری از آن باید استقامت عایقی فضای کنتاکت ها جهت مقاومت در برابر گرادیان پتانسیل آن کافی باشد.
یک راه بررسی این پدیده چنین است که بین مقدار ولتاژی که فاصله کنتاکت ها استقامت عایقی خود را ناشی از ترکیب مجدد یا جا به جایی ذرات خنثی به دست می آورد و میزانی که ولتاژ کنتاکت ها بالا می رود مقایسه می کنیم اگر دومی بزرگتر باشد قوس مجدداٌ روشن شده و تا وقتی جریان صفر شود ادامه دارد .

روش دیگر تیوری تعادل انرژی است که در آن قدرت تولیدی توسط قوس ناشی از عبور جریان در مقاومت قوس با میزانی که در آن انرژی از محیط قوس انتقال می یابد مقایسه می گردد. اگر انرژی قوس بزرگتر شود درجه حرارت به افزایش ادامه می دهد و قوس اصلاح می گردد.مشاهده می شود که تیوری تعادل انرژی در حالتی که کلید طوری طرح شده که مقاومت ستون قوس ان بلافاصله پس از صفر شدن جریان کم باشد صحیح تر است . اما تیوری بازیافت در حالتی صحیح می باشد که مقاومت ستون قوس زیاد باشد .

امواج گذاری ناشی از اختلالات جوی که با سرعت زیاد روی خطوط ظاهر و پس از مدت کوتاهی نیز مستهلک می شوند یک نوع پدیده های گذرای خطوط انتقال به شمار می آیند. نوع دیگر پدیده های گذرای تند که در عمل از اهمیت زیادی برخودارند در حین عملیات معمول کلید زنی در شبکه تولید می شوند و در مجموع به آنها حالت های گذرای کلید زنی گفته می شود. ساده ترین نوع حالت گذرای کلید زنی به هنگام بسته شدن یک مدار شکن جهت انرژی دار کردن یک خط انتقال ،تولید می شود .

وابسته شدن مدار شکن ،یک موج در طول خط از طرف منبع به سمت مقابل شروع به حرکت می کند. دامنه پیشانی موج بستگی به آن دارد که مدار شکن در چه لحظه ای از یک سیکل ولتاژ 50 هرتز بسته می شود .بدترین حالت هنگامی است که مدار شکن در ماکزیمم ولتاژ بسته شود.